多模光纤布拉格光栅的纤芯模式转换的数值模拟

提出了一种基于级联长周期光纤光栅的光纤布拉格光栅解调系统。级联长周期光纤光栅作为边沿滤波器,利用它的一个线性区监测单个光纤布拉格光栅传感信号。该系统具有结构简单、价格低等优点,但易受光源抖动及系统其他不稳定因素等带来的系统噪声的影响。为消除系统噪声带来的不利影响,对该系统进行了改进。改进系统利用级联长周期光纤光栅的两个线性区同时监测两个光纤布拉格光栅传感信号。分别用原系统及其改进系统对温度进行监测,实验的温度测量范围为-70～-115°c。原系统的灵敏度为0.49mv/°c,温度分辨率为0.5°c;改进系统的灵敏度为0.86mv/°c,温度分辨率为0.3°c。实验结果表明改进系统能有效消除系统噪声,提高系统的精度。

提出了一种基于fpga与dsp平台的光纤布拉格光栅传感分析仪,将外界参量的变化转化为光纤布拉格光栅波长的偏移,通过数据采集、过滤杂波、信号波峰检测、高斯曲线拟合以及加权波长计算等关键步骤来实现波长解调技术,进而完成温度、应变、压力或位移等对象的在线测量,并且可以实现光纤线路故障分析与定位的功能。实验结果表明:该系统功耗低、线性度好、波长解调精度与分辨率较高。经过长期测试,系统软硬件运行稳定可靠。

分析光纤光栅传感原理,阐述可调光纤f-p滤波器的工作机理和特点,并介绍了基于arm实现光纤布拉格光栅(fbg)传感器的解调系统的硬件结构和软件设计。采用三星公司的s3c44box对经过可调谐f-p腔解调后的波长信息进行采集,并对得到的数据进行处理。实验结果表明系统可以满足一般的工程要求。

根据理想模展开下的耦合模方程,对光纤布拉格光栅的峰值反射率公式进行了数学推导,得到了布拉格光纤光栅的光谱反射率表达式。全面讨论了光栅周期、光纤栅长、光致折射率微扰最大值等参数与光纤光栅反射光谱的关系。仿真结果显示了固定参数下布拉格光栅的极限窄带宽,得到的反射率为1、带宽为0.02nm的窄带宽布拉格光栅,比现今分布式传感系统中使用的布拉格光栅的带宽窄1个数量级。这种布拉格光纤光栅用于分布式传感系统,可大大提高分布式传感系统中光源的带宽利用率,消除各信号间的相互串扰,提高传感光栅复用数目,降低解调系统成本。

单模光纤与多模光纤的对比 作者：锅头 单模光纤多模光纤 中心玻璃芯很细，芯径一般为9或10μm。芯径较大，纤芯直径为50μm至100μm。 可用较为廉价的耦合器及接线器。 传输距离较长，根据目前的光电转换设备 来看，可以传输20~100km，理论上能达 到120公里。由于损耗小，传输长，光纤 主干布线大多用单模。 传输距离较短，最多传输5km。多用于较 短范围内的布线。 单模光缆价格比多模光缆便宜一些，但是 光电转换设备价格比多模较贵，所以整体 而言单模的总体价格要偏高些。 多模光纤布线总体价格要偏低。 色散小，损耗小。色散大，损耗大。 只能传一种模式光信号。可以传多种模式光信号。 使用激光二极管（ld）作为发光设备。使用发光二极管（led）作为发光设备。 通常用于连接办公楼之间或地理分散更 广的网络。 通常用于同一办公楼或距离先对较近的区 域内的网

为了从理论上统一射线光学和导波光学关于多模光纤中各模式场传播过程中时延的论述,试从介质波导理论出发,根据模式的特征根u随光纤归一化频率r的变化关系,在弱波导近似下导出了描述模式场相速vp与群速vg关系的重要结果:vp*vg=(c/n1)2。根据这一结果可以得出结论:对于低阶模式,由于相速vp慢,所以群速快;高阶模式其相速vp快,所以群速慢。对于给定的光纤,利用射线光学和波导光学进行了带宽估计,2种理论计算结果的一致性,印证了上述关系的正确性。

研究了单模光纤布拉格光栅的偏振相关损耗(pdl)特性。运用耦合模理论和琼斯(jones)矩阵提出了反射光的有效偏振相关损耗(pdleff),并模拟了其随光栅参数和双折射量的变化性质。光栅反射光的偏振相关损耗在反射谱的带边处明显地表现出来,特别是带边比较陡峭时。结果表明,光栅的有效偏振相关损耗明显地依赖于光栅的结构参数和双折射量。光栅的有效偏振相关损耗随光栅长度和调制深度的增加急剧增大。对于给定光栅长度和调制深度的光栅,光栅双折射量小于2×10-5时,光栅的有效偏振相关损耗随双折射的增大迅速增大;光栅双折射量大于2.5×10-4时,光栅的有效偏振相关损耗的两个主峰的宽度变大并在其上有子峰,随双折射的继续增大,两主峰间距增大而子峰变小。实验结果与理论模拟基本吻合。

从布拉格光栅方程出发,理论上分析了在温度、应变双参量同时测量时,考虑温度-应变交叉灵敏度、二阶应变灵敏度和二阶温度灵敏度情况下,温度和应变测量的误差的一般数学公式.结合实验数据进行了温度和应变的误差计算,得出3个二阶灵敏度在不同的温度变化、应变范围内对测量误差的贡献不同.同时给出了波长的漂移量与温度、应变呈线性关系时,温度变化和应变的范围.

推导并验证了非啁啾取样光纤布拉格光栅(sfbg)反射谱中反射峰值波长的表达式。基于种子光栅中心波长对应的折射率调制深度和取样光纤布拉格光栅折射率调制函数的傅里叶级数展开式,提炼出取样光纤布拉格光栅的折射率调制深度和各阶光栅周期,从而导出其反射峰值波长的表达式。由于考虑了占空比、取样周期等取样光纤布拉格光栅的结构参量,因而表达式能够描述反射峰的分布。仿真实验中,不同占空比或取样周期下计算出的反射峰值波长、信道间隔符合数值反射谱。该表达式既适用于均匀取样光纤布拉格光栅,也适用于交流切趾和交直流切趾取样光纤布拉格光栅。

光纤布拉格光栅(fbg)传感器是智能金属结构首选的信息传输与传感的载体,埋入金属材料内部的fbg传感器必须要经过适当保护,金属镀层是最有效的保护方法之一。fbg经过镀前预处理,通过化学镀方法可获得均匀的金属保护镀层。针对金属保护镀层,应用弹性力学基本原理分析了由于镀层与fbg传感器的热膨胀系数不同而产生的热应力,建立了镀层厚度对fbg温度传感性能影响的数学模型。镀镍fbg的升温和降温传感实验表明,升温时的实际温度灵敏度系数与模型值之间误差为6.22%,降温时的实际温度灵敏度系数与模型值之间误差为6.75%。与裸fbg相比,化学镀镍后的fbg温度灵敏度系数提高1倍多。结果表明该温度模型从理论上解释了镀层金属热应力对fbg起到的温度增敏作用。

研究单端腐蚀光纤布拉格光栅(fbg)在低折射率区(约1.333～1.360)对折射率与温度同时测量的理论模型,分析其主要结构参数对折射率灵敏度和线性度的影响,建立相应的线性近似理论和误差分析方法。理论仿真结果表明,可通过减小腐蚀区的直径或选择光栅周期较大的fbg制作传感器来提高折射率灵敏度,但这同时会降低传感器的线性度及增大折射率灵敏度的理论误差。在此理论分析基础上,设计并制作一个单端腐蚀fbg,进行相应实验研究,实验结果与仿真结果一致。

作为一种新型智能传感器件,光纤布拉格光栅(fiberbragggrating,简称fbg)在传感领域的应用越来越引起人们的重视。在光纤光栅制作方法中,相位模板法使光纤光栅的制作难度大大降低,其优异的稳定性使得工业化生产光纤光栅成为可能,要实现产业化生产,其制作工艺尤为重要。采用常规通信单模光纤g.652,用相位掩模板和准分子激光器制作fbg。通过实验对比,确定相位掩膜法制作fbg生产工艺参数,为光纤光栅的产业化生产提供参考。

提出了基于光纤布拉格光栅(fbg)包层模式的折射率传感方案。实验中,利用不同浓度的丙三醇水溶液作为外界折射率传感溶液,采用氢氟酸溶液化学腐蚀的方法来减小光纤包层的直径以增大包层模式对外界折射率的敏感度,研究了腐蚀后光纤布拉格光栅包层模式的耦合波长对外部折射率的变化关系。实验结果表明在1.3300~1.4584的折射率范围内,包层模式耦合波长随外界折射率增大而增大,在接近光纤包层折射率处具有很高的折射率灵敏度,最大达到了172nm/riu(refractiveindexunit)。而且,包层模谐振的光谱半峰全宽(约0.07nm)仅为布拉格纤芯模谐振光谱半峰全宽的1/4,能够获得更好的传感精度。

理论分析和模拟计算了少模光纤布拉格光栅基模及高阶模的耦合与传输特性,得到在相同外部折射率变化情况下,少模光纤基模与高阶模耦合对应的布拉格波长变化,比正、反向基模之间耦合对应的布拉格波长变化显著增大。实验上制作了少模光纤布拉格光栅,测量了基模之间以及基模与高阶模之间对应的布拉格波长随外部折射率、温度变化的情况,得到与理论分析相符的结果。而对于温度变化对折射率测量结果干扰的问题,提出了通过计算布拉格波长差来克服温度影响的方法。这些结果为采用布拉格光纤光栅测量外部折射率变化提供了一种新的途径。

多模光纤 (3)

zemaxusers'knowledgebase-http://www.***.***/kb howtomodelcouplingintoamulti-modefiber http://www.***.***/kb/articles/141/1/how-to-model-coupling-into-a-multi-mode- fiber/page1.html bynam-hyongkim publishedon30january2007 thisarticledemonstratestheuseofthegeometricalimageanalysisfeaturetocompute multimodefibercouplingefficiency.thesamplefilescanbe

多模光纤 多模光纤 多模光纤容许不同模式的光于一根光纤上传输，由于多模光纤的芯径较大，故可使用较为廉 价的耦合器及接线器，多模光纤的纤芯直径为50μm至100μm。 目录 分类 对比 多模光纤产品选用指南 多模光纤的应用潜力 1.九十年代所占市场 2.七十年代崛起后 3.特点 4.“62.5”的兴衰和“50”的崛起 5.“62.5”优势 6.后续发展 7.802.3出台的影响 8.“新一代多模光纤” 1.新一代类型 2.新一代多模光纤光源 3.新一代多模光纤的带宽 4.光源的注入 1.介绍 2.①偏置注入 3.②中心注入 展开 分类 对比 多模光纤产品选用指南 多模光纤的应用潜力 1.九十年代所占市场 2.七十年代崛起后 3.特点 4.“62.5”的兴衰和“50”的崛起 5.“62.5”优势 6.后续发展 7.802.3出台的影响 8

多模光纤电缆容许不同光束于一条电缆上传输，由于多模光缆的芯径较大，故可使用 较为廉宜的偶合器及接线器，多模光缆的光纤直径为50μm至100μm。 基本上有两种多模光缆，一种是梯度型（graded）另一种是引导型（stepped）， 对于梯度型（graded）光缆来说，芯的折光系数（refractionindex)于芯的外围最小 而逐渐向中心点不断增加，从而减少讯号的振模色散，而对引导型（steppedinder） 光缆来说，折光系数基本上是平均不变，而只有在色层（cladding）表面上才会突然 降低引导型（stepped）光缆一般较梯度型（graded）光缆的频宽为低。在网络应用 上，最受欢迎的多模光缆为62.5/125，62.5/125意指光缆芯径为62.5μm而色层（cl adding）直径为125μ

深圳凯祺瑞科技有限公司-http://www.***.*** 多 模 光 纤 与 单 模 光 纤 深圳凯祺瑞科技有限公司-http://www.***.*** 1什么是单模与多模光纤？他们的区别是什么？ 单模与多模的概念是按传播模式将光纤分类──多模光纤与单模光纤传播模式概念。我 们知道，光是一种频率极高（3×1014hz）的电磁波，当它在光纤中传播时，根据波动光学、 电磁场以及麦克斯韦式方程组求解等理论发现： 当光纤纤芯的几何尺寸远大于光波波长时，光在光纤中会以几十种乃至几百种传播模式 进行传播，如tmmn模、temn模、hemn模等等（其中m、n=0、1、2、3、⋯⋯）。 其中he11模被称为基模，其余的皆称为高次模。 1）多模光纤 当光纤的几何尺寸（主要是纤芯直径d1）远远大于光波波长时（约1μm），光纤中会存 在着几十种乃至几

前言： 最近有人咨询薛哥关于单模光纤和多模光纤方面的知识？什么是单模光纤？什么是多模光纤？如何选择这两 种光纤呢？ 正文： 1、什么是单模与多模光纤？他们的区别是什么？ 单模与多模的概念是按传播模式将光纤分类──多模光纤与单模光纤传播模式概念。我们知道，光 是一种频率极高（3×1014hz）的电磁波，当它在光纤中传播时，根据波动光学、电磁场以及麦克斯韦式 方程组求解等理论发现： 当光纤纤芯的几何尺寸远大于光波波长时，光在光纤中会以几十种乃至几百种传播模式进行传播， 如tmmn模、temn模、hemn模等等（其中m、n=0、1、2、3、⋯⋯）。 其中he11模被称为基模，其余的皆称为高次模。 1）多模光纤 当光纤的几何尺寸（主要是纤芯直径d1）远远大于光波波长时（约1μm），光纤中会存在着几十种 乃至几百种传播模式。不同的传播模式具有

光纤分为多模光纤和单模光纤。 多模光纤分为阶跃型多模光纤和梯度型多模光纤。 阶跃型多模光纤---芯玻璃的折射率n1必须大于包层玻璃折射 率n2，在 玻璃与包层玻璃的界面上折射率呈阶跃增大，且各自恒定不变， 这光纤结构最 单，制作最容易，但模色散大，带宽窄，已经很少使用。 梯度型多模光纤---采用芯玻璃折射率自光纤芯轴最大n1处逐 渐减小至包层玻璃界面处n2的折射率分布做成精确的抛物线状 （g=2）时，这种光纤减小了模色散， 提高了带宽。 单模光纤有g652、g653、g654、g655、g656等类型。 单模光纤的纤芯直径8-9um,外径125um。 g652光纤---最长用的是简单阶跃匹配包层型和简单阶跃下凹内 包层型。 简单匹配包层型光纤性能稍差，一般采用参杂ge来提高纤芯折 射率，参杂过多会因材料色散损耗增加光纤的衰减，因此相对折 射率差△偏低（约为

光纤通信的特点 光纤通信以其独特的优越性成为当今信息传输的主要手段，与卫星通信、微波通信共同 支撑着全球通讯网，同时80﹪以上的信息在光纤中传送，光复用技术已极大地提高了网络 的传输容量，而全光传送网将是光纤通信技术的发展方向。 1、巨大的传输容量 这是光纤通信优于其他通信的最显著特点。现在光纤通信使用的频率为1014—1015hz 数量级，比常用的微波频率高104—105倍，因而信息容量理论上比微波高出104—105倍。 梯度多模光纤每公里带宽可达数ghz，单模光纤带宽可达数百thz数量级。 注：（1t=103g=106m=109k=1012单位常量） 2、极低的传输衰耗 多模光纤在850nm波长下的衰减系数为0.8—2.0db/km，在1300nm波长下的衰减系数 为0.8—1.5db/km；单模光纤在1310nm波长下的衰减系数为